三輥行星軋管機(jī)(PSW)是聯(lián)邦德國西馬克公司(SMS)獨(dú)家生產(chǎn)制造經(jīng)營的,PSW 是德文“Planeten-Schragwalzwerk”三字的縮寫,按德文原意是“行星斜軋機(jī)”。1983年,在聯(lián)邦德國安裝了一臺軋制荒管的樣板軋機(jī),不久,采用全連續(xù)PSW生產(chǎn)不銹鋼管材的機(jī)組在美國投入運(yùn)轉(zhuǎn),其工作方式如下:
三個(gè)錐形軋輥相互間呈120°排列,并繞軋件旋轉(zhuǎn),使軋件的斷面積得到壓縮如圖16-1所示。這樣,由三個(gè)軋輥的表面構(gòu)成一個(gè)錐形的成形區(qū)。由于軋輥是傾斜的,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動使軋件咬入,并通過成形區(qū)。軋輥由主電機(jī)通過一套行星齒輪系統(tǒng)驅(qū)動如圖16-2所示,輥軸可以繞著行星齒輪的軸線安裝,這樣可根據(jù)不同咬入情況調(diào)整軋輥的傾斜度。當(dāng)變換軋制坯料時(shí),用另一個(gè)電機(jī)來防止軋件在軋輥調(diào)整或變形條件不同的情況下所產(chǎn)生的微小轉(zhuǎn)動。
只需調(diào)整三個(gè)錐形輥的中心距,就可以任意選擇軋件的出口尺寸,而不用修改孔型。只有在軋輥磨損后或軋制規(guī)格有較大的變動時(shí),才需要更換軋輥。
與其他斜軋機(jī)相比,除了在運(yùn)動方式上不同,即軋輥繞著軋件旋轉(zhuǎn)外,這項(xiàng)技術(shù)的想法也是很獨(dú)特的,軋件與軋輥的軸線可以成很大的角度如圖16-3所示,這會產(chǎn)生以下效果。
1. 材料在變形過程中不發(fā)生扭轉(zhuǎn),這對于斷面減縮率大,以及軋制薄壁管時(shí)是很必要的;
2. 可以實(shí)現(xiàn)大送進(jìn)角,如圖16-4所示,傳統(tǒng)斜軋機(jī)的送進(jìn)角為6°~12°,而PSW為30°~40°,因而大大提高斜軋工藝的變形效率,可以得到和縱軋同樣的效果。
新的PSW管材生產(chǎn)工藝的主要特點(diǎn)就是連軋如圖16-5所示,即將延伸工序(PSW)和精軋工序(定徑或張力減徑)結(jié)合起來,形成一套連續(xù)的操作系統(tǒng)。到目前為止,在無縫管生產(chǎn)中還沒有實(shí)現(xiàn)這一條。也有的稱為“連軋管機(jī)組”,但實(shí)際上僅在幾個(gè)機(jī)架間產(chǎn)生連軋,而且還要有另外的裝出料及再加熱設(shè)備。
用PSW生產(chǎn)管材,匯集了所有傳統(tǒng)延伸方式的優(yōu)點(diǎn):
1. 壁厚偏差僅在±5%左右;
2. 對于軋制薄壁和厚壁管都適用,管子長度可達(dá)120m.其生產(chǎn)工藝如下:將空心坯送到PSW的入口處,并插上芯棒,然后一同送入PSW成形區(qū),將芯棒位置固定后,空心荒管軋成,可達(dá)到很高的延伸系數(shù)。
在PSW的出口,軋后的荒管自動脫離開芯棒,并可直接進(jìn)入定徑機(jī)或張力減徑機(jī),軋成一定外徑和壁厚的成品管。由于PSW不采用浮動芯棒,并且延伸系數(shù)可達(dá)很高,因此它所用坯料的重理與傳統(tǒng)的軋機(jī)相比,可增加3~4倍。增加坯料重量也就意味著顯著提高了機(jī)組的成材率。
ESW 廠分別于1914年、1966年各安裝一套周期軋管機(jī)組,其后于1982年決定采用三輥行星軋管機(jī)對該廠進(jìn)行改造,改造分兩步走,第一階段是PSW軋機(jī)和周期軋管機(jī)平行生產(chǎn),待PSW 試軋成功后才拆除周期軋管機(jī),將ESW廠改建成為三輥行星軋制不銹鋼管廠。
PSW的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是料重很大,如可將8m長的空心坯軋成50m長的荒管,是無縫鋼管生產(chǎn)的世界紀(jì)錄。這種情況下(油井管),成材率可達(dá)90%~92%。
采用PSW不僅使產(chǎn)品規(guī)格變換靈活,而且可生產(chǎn)長管。到目前為止,用其他方法還不可能達(dá)到這樣的長度??缮a(chǎn)管子的長度是評價(jià)某種不銹鋼無縫管機(jī)組的重要標(biāo)志。目前,所生產(chǎn)管子的最大長度主要取決于延伸,一般為15~40m.而采用PSW時(shí),不銹鋼管長度僅取決于穿孔工序。用PSW,管子的延伸系數(shù)可達(dá)到12,而且管長不受工具(芯棒)的限制。例如,可將10m長的空心管坯軋成120米長的荒管。
圖16-6為生產(chǎn)16英寸(426mm)不銹鋼管的PSW的平面圖。
很顯然,即使在管長達(dá)120m時(shí),其軋機(jī)結(jié)構(gòu)仍很簡單、緊湊。對這種規(guī)格的機(jī)組來說,軋機(jī)生產(chǎn)能力為75000t/a,PSW 將成為至今仍使用的自動軋管機(jī)組和周期軋制不銹鋼管機(jī)組的換代機(jī)組。